基于BIM的工程管理信息系統(tǒng)研究與應用

趙麟杰

(中國鐵路通信信號上海工程局集團有限公司，上海 200436)

“互聯(lián)網+”時代的到來，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術在工程建設領域得到了飛速應用，依托三維數(shù)字建模技術優(yōu)勢，通過集成工程項目建設過程中的各類信息從而形成工程數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)工程項目設施實體與功能特性的數(shù)字化表達。而BIM 技術與工程項目管理過程緊密結合，將BIM 模型中的每個構件所需的人、機、料、法、環(huán)等多個要素進行數(shù)字化定義，從而實現(xiàn)項目技術、進度、成本、質量、安全管理更精細化的管控，實現(xiàn)項目建設階段生命周期的動態(tài)可視化管理，有效降低復雜工程的綜合整體成本，為項目管理效率提升帶來更大的支撐。

本文將著重探討B(tài)IM 技術與工程項目管理核心業(yè)務之間的協(xié)同，以某高速鐵路通信信號施工工程實例應用為例，詳細介紹基于BIM 技術的工程項目管理信息系統(tǒng)（Project Management Information System， PMS）的應用效果。

1 工程項目管理信息化目標

BIM 對于工程管理的意義不僅在于其可視化以及三維信息的準確性，解決深化設計和碰撞檢測等問題，而且更可以作為一個信息化載體，回歸到為施工企業(yè)解決項目管理的問題上。傳統(tǒng)的項目管理信息化技術重視對過程的管理，而對現(xiàn)場要素管理則缺少有效的手段，要素管理主要依靠現(xiàn)場管理者的非信息化手段，與過程管理的信息化是隔離的。而BIM 技術恰好具有這方面的優(yōu)勢，可以將豐富的項目管理信息附著到BIM 模型的每一個構件上，能夠幫助管理者按照施工項目過程精細管理的要求，為項目的生產要素管理提供依據(jù)?？梢宰屍髽I(yè)能夠及時了解和把握工程的進度、成本、質量、安全、技術等多個方面的信息，不但了解其整體目標，還能及時了解過程進展，做到按照部位和階段進行管控，明顯提升企業(yè)對項目管理的能力和深度。如圖1所示，為基于BIM 技術的工程管理信息系統(tǒng)設計概念圖。

圖1 基于BIM技術的工程管理信息系統(tǒng)設計概念圖Fig.1 Design concept diagram of project management information system based on BIM technology

2 設計思路

1）擴展BIM 的多維屬性，讓BIM 模型“動起來”

BIM 技術起源于二維工程圖紙的三維化，在三維空間中讓設計者、建設者、管理者在所見即所得的空間中便捷溝通，而現(xiàn)在的BIM 工具軟件可以將更多的信息和數(shù)據(jù)附著到BIM 模型和構件中，如施工對象的設備材料、制造商、工藝材質、尺寸等信息，則形成相對“靜態(tài)”信息維度；如果能夠為構件附著上更多的動態(tài)可變信息，如施工對象的安裝計劃、施工人員、時間、質檢管控、材料采購等多種工程管理動態(tài)信息，以BIM 構件為索引串聯(lián)起整個工程項目建設的所有管控要素，則可以構建起整個項目的全生命周期信息庫，讓BIM 模型真正的“動起來”。

2）檢驗批驅動的項目管理，聯(lián)動BIM 模型

工程項目按照具體施工內容，一般可以分解為“單位工程”、“分部工程”、“分項工程”和“檢驗批”等多個層次，驗收時對上述層次所關聯(lián)的對象和資料質量檢查，從而確保項目層層質量可控。仔細分析出上述管控邏輯，與BIM 建模構件之間可以建立起緊密的關聯(lián)關系，即將BIM 模型中各個構件對應到相應的檢驗批中，模型中的構件即施工對象就被賦予了“單位-分部-分項-檢驗批”標簽，并被賦予唯一的信息編碼，讓構件擁有身份標識ID。項目工作包結構分解（WBS）中若采用“單位-分部-分項-檢驗批”方式，當以檢驗批作為項目管理的驅動軸，可以帶動項目管控的進度、質量、技術等各項要素與BIM 模型有機的聯(lián)動起來。

3）數(shù)字化工程質量標準，助推品控精準度

工程項目主要遵循國家、行業(yè)或者地方的工程質量驗收標準，標準中各條、款、項對質量要求作出了詳細的規(guī)范。由此，工程管理信息系統(tǒng)可以將此類規(guī)范中質量控制條款進行數(shù)字化與格式化，每一條款給予明確的代碼標識，歸類在各級“單位、分部、分項”中，與上述WBS 分解中的施工對象進行關聯(lián)。例如在施工安裝某個設備時，利用BIM系統(tǒng)賦予的身份ID，即可定位到對應的質量要求條文，就能利用PMS 快速實現(xiàn)質量要求的推送，輔助質檢人員快速判斷施工質量，從而提升工程質量管控的精準度。

3 PMS的主要功能

管理信息系統(tǒng)的核心目標是為滿足用戶的業(yè)務管控能力而服務，因此在設計系統(tǒng)時經過對各級用戶的管理目標進行調研和需求分析，明確了面向重點工程項目施工管理的進度、質量、安全和技術管控核心要素，利用BIM 模型動態(tài)反映現(xiàn)場施工狀態(tài)，為項目或企業(yè)管理層提供直觀的形象進度，質量、安全管控狀態(tài)等情況，便于管理層決策。

1）基于BIM 構件的項目管控對象生成

BIM 模型文件中每個構件體現(xiàn)的是施工生產對象，同時也是檢驗批中驗收對象，在模型中對構件進行數(shù)字化編碼。如圖2 所示，在建模軟件中自定義屬性標簽ZC_CODE，編碼為PMS 中根據(jù)驗標分解等規(guī)則自動生成，同時在PMS 中生成對應二維碼標簽，該編碼為設備后續(xù)安裝后安全/質量檢驗提供信息索引功能。

圖2 BIM建模軟件中編碼附著與二維碼關聯(lián)示意圖Fig.2 Schematic diagram of association of coding attachment and QR code in modeling software

從BIM 建模工具軟件中生成項目模型文件，導入進PMS，模型中各個構件編碼與工程項目WBS工作包分解之間建立關聯(lián)關系，后續(xù)可基于派工單驅動檢驗批質量/安全/技術管理，并實現(xiàn)項目全生命周期中實物3D 動態(tài)展示。

2） 進度、質量、安全、技術管理實名制管控

工程管理中進度管理常見的方式，是由項目總工/調度布置后續(xù)施工滾動計劃，利用PMS 派工單功能布置施工進度計劃，明確任務計劃起止時間和作業(yè)負責人，并將施工技術要求如圖紙、工藝文件、隱蔽工程信息、質量要求等同步推送。與此同時，現(xiàn)場質量/安全檢查人也將收到質量檢驗、安全檢查作業(yè)任務。這是PMS 中實現(xiàn)實名制跟蹤的起始點，在項目管理的每項作業(yè)中確定了相應的負責人員，如圖3、4 所示。

圖3 施工派工單作業(yè)截圖Fig.3 Screenshot of construction work order

圖4 作業(yè)負責人從移動端接收技術文檔示意圖Fig.4 Schematic diagram of receiving technical files by operation manager from mobile terminal

當施工作業(yè)負責人執(zhí)行完施工任務后，提交完工狀態(tài)以及相應影像資料，并將施工對象的二維碼標簽張貼到對應設備。PMS 可在項目進度甘特圖中展現(xiàn)該項任務執(zhí)行情況，如圖5 所示，包括與計劃之間的時間偏差，并計算項目的總體實物進度比例。

圖5 PMS系統(tǒng)中進度甘特圖效果Fig.5 Gantt diagram of progress in PMS system

如圖6 所示，后續(xù)質量檢查人員就對照系統(tǒng)內建的質量要求進行現(xiàn)場檢查，通過掃描二維碼標簽后將檢查情況、影像記錄等關聯(lián)至該項檢驗批中，從而確認施工質量狀態(tài)。如有質量問題，質檢人員則提交質量問題庫，做閉環(huán)消項管理。與此同時，現(xiàn)場安全檢查員也可按照系統(tǒng)內置的安全規(guī)范要求，進行現(xiàn)場安全檢查，如果有安全隱患和問題，提交安全問題庫并閉環(huán)管理。

圖6 PMS系統(tǒng)中質量檢查記錄結果截圖Fig.6 Screenshot of quality inspection record result in PMS system

由此，針對每一個施工對象，實現(xiàn)從計劃下達、施工作業(yè)、質量安全檢查、管理確認等全過程完整的閉環(huán)管控，即實現(xiàn)PDCA 循環(huán)的實名制落地，項目的每一個干系人在系統(tǒng)管控的狀態(tài)下履行好自己的角色。

3）BIM 3D 可視化工程全景圖展示

當項目施工生命周期中，實物信息、施工活動信息與BIM 模型中的各個構件之間建立了緊密的關聯(lián)關系，PMS 就可以利用BIM 模型3D 展示引擎，實時地展示該施工區(qū)域等各項狀態(tài)信息。如圖7 所示， 3D 圖像展示是該施工區(qū)域各項安裝設備等完工/檢驗信息，施工對象信息如規(guī)格、材質、制造商、位置等信息，以及施工作業(yè)執(zhí)行狀態(tài)等。項目的管理方、建設方、監(jiān)理方人員，就能從3D 模型中了解項目各個實時狀態(tài)信息，如有親臨現(xiàn)場的效果。

圖7 PMS系統(tǒng)3D展示施工動態(tài)信息效果圖Fig.7 3D rendering of dynamic construction information in PMS system

4 PMS應用示范效果

上述基于BIM 技術的工程管理信息系統(tǒng)，在杭黃鐵路、魯南鐵路通信、信號專業(yè)工程項目現(xiàn)場進行了應用推廣，施工項目部中從項目經理、總工、調度、作業(yè)負責人、安全員、質量員等項目干系人在系統(tǒng)中賦予其職責范圍內權限，實現(xiàn)項目信息共享和管控命令的傳遞，每個人按照預先定義的角色各司其職。項目調度通過派工單方式將各項任務分解傳達給作業(yè)層，作業(yè)負責人對照工藝文件完成任務后提交工作進度，質檢人員參照質量標準監(jiān)控質量，安全人員參考安全規(guī)范指導安全檢查，技術人員制定的工藝技術要求落實到每一個施工對象中。項目人員和企業(yè)管理層即可通過遠程方式實時了解項目進度、質量、安全狀態(tài)，尤其是通過BIM 三維可視化方式從全景和細節(jié)兩個角度了解，借助智能BI 分析功能輔助決策項目管理。有效克服以往各級項目管理人員對項目信息了解不及時，信息不對稱易脫節(jié)的頑疾，及時了解項目的實體進度形象和各項生產業(yè)務數(shù)據(jù)，全面掌控各項項目管控要素。該系統(tǒng)在推廣與應用過程中獲得項目管理層、建設單位的一致好評。

5 結束語

BIM 技術在工程施工中已經扮演了越來越重要的角色，其內涵與應用范疇也在不斷深刻變化著。讓三維的BIM 模型發(fā)揮更多更好的作用，并與項目管理中的各項管控要素緊密的結合起來，將工程中的每一個管控要點得到有效的盯控與落實，有效提升施工生產效率。探索BIM 技術應用發(fā)展永遠在路上，通過廣大工程技術人員不斷地優(yōu)化，將助推工程管理水平獲得更高的躍升。